Distâncias de Estrelas Jovens: como medir e onde aplicar

Transcrição

1 Distâncias de Estrelas Jovens: como medir e onde aplicar Phillip Galli (IAG/USP) Astronomia ao Meio-Dia 09 de Agosto 2012

2 Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir.

3 Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)

4 Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)

5 Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal)

6 Uma breve introdução... Distância: importante e difícil de medir. Por quê? Parâmetros físicos (luminosidade, temperatura, massa e idade) Posição espacial e identificação de estruturas Como? Distâncias individuais (p. ex.: paralaxe trigonométrica) Distâncias médias (p. ex.: ajuste de sequência principal) ruim para determinação de parâmetros individuais

7 Paralaxe Trigonométrica

8 Paralaxe Trigonométrica Distância: d [pc] = 1 [ ]

9 Paralaxe Trigonométrica Paralaxe trigonométrica de SSSPMJ (Teixeira et al., 2008)

10 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.

11 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.

12 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.

13 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018.

14 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018. E as estrelas fracas (V>12 mag), além de 100 pc?

15 Distâncias de Estrelas Jovens Um panorama da situação atual... Hipparcos (ESA): bom para estrelas brilhantes (V < 12 mag), mas limitado para as estrelas jovens (p. ex.: T Tauri). Astronomia de Solo: bons resultados até ~100 pc. Gaia (ESA): lançamento 2013, catálogo final ~2018. E as estrelas fracas (V>12 mag), além de 100 pc? Estratégia de Ponto de Convergência!

16 Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Moving group Direção do Ponto de Convergência

17 Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência

18 Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência Movimentos Paralelos: V r = V cos V t = V sin

19 Estratégia de Ponto de Convergência Estrelas Moving group: estrelas com movimento espacial comum. Velocidade Tangencial: Moving group V t = 4.74 µ Direção do Ponto de Convergência Paralaxe Cinemática Movimentos Paralelos: V r = V cos V t = V sin velocidade radial = 4.74 µ V r tan movimento próprio ponto de convergência

20 Movimento Próprio Movimento Proprio Próprio em Ascensao Ascensão Reta Reta: Movimento Proprio Próprio em Declinacao Declinação: Ascensao Reta (deg) Declinacao (deg) Epoca (anos) Epoca (anos) Movimento Próprio Total: µ = q (µ cos ) 2 + µ 2

21 Velocidade Radial Em repouso: Fluxo (normalizado) λ (A) Observado: Velocidade Radial: V r c = Fluxo (normalizado) λ (A)

22 Velocidade Radial Em repouso: Fluxo (normalizado) λ (A) Observado: Velocidade Radial: V r c = Fluxo (normalizado) λ (A) Δλ

23 Ponto de Convergência

24 Como calcular o ponto de convergência? Nossa estratégia:

25 Como calcular o ponto de convergência? Nossa estratégia: cálculo do ponto de convergência seleção de membros do moving group.

26 Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio

27 Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste

28 Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /?

29 Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /? ➍ escolher o ponto de mínimo

30 Como calcular o ponto de convergência? Algoritmo (Jones 1971): ➊ decompor o movimento próprio ➋ grade na esfera celeste ➌ avaliar cada ponto da grade X 2 = NX j=1 t 2? j, onde t? = µ? /? ➍ escolher o ponto de mínimo ➎ processo iterativo: eliminação de estrelas não-membro (μ é grande).

31 Estou ansioso para ver essas distâncias... Que tal começar logo com isso?

32 O caso em estudo: Lupus O que é? região de formação estelar próxima com uma rica associação de estrelas jovens (~300 estrelas). Qual é o interesse? a distância não é conhecida para a maior parte das estrelas. caracterização física das estrelas (processo de formação estelar). Metodologia: movimento próprio (catálogo) + velocidade radial (calculada e da literatura) + ponto de convergência (calculado) distância

33 Posição das Estrelas de Lupus Galactic Latitude (deg) LUP UCL LUP/UCL Lup I Lup II Lup III Lup IV Alguns Cuidados: on-cloud X off-cloud ( ponto de convergência? ) proximidade com UCL ( off-cloud = Lupus + UCL ) Galactic Longitude (deg)

34 Ponto de Convergência de Lupus δ (deg) mas/yr Lupus (antes): (αcp,δcp) = (92.8,-24.6 ) ± (2.3,3.5 ) 153 estrelas membro UCL: (αcp,δcp) = (105.0,-38.3 ) ± (2.8,2.7 ) 55 estrelas membro Lupus (depois): (αcp,δcp) = (110.6,-47.7 ) ± (5.3,4.2 ) 113 estrelas membro α (deg)

35 Paralaxe Cinemática das Estrelas em Lupus Frequency <π> = 6.08 mas Frequency <σπ> = 1.14 mas π (mas) σ π (mas)

36 Ótimo! Calculamos uma quantidade enorme de distâncias, o que fazemos agora?

37 Distribuição espacial (3D) Z (pc) filamento? X (pc) Y (pc) -20

38 Uma explicação possível... π (mas) Frequency µ α cosδ [mas/yr] µ δ [mas/yr] Paralaxe Movimento Próprio

39 Diagrama-HR de Lupus T eff (K) L star / L sun ZAMS M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS HAeBe YSOc

40 Diagrama-HR de Lupus T eff (K) L star / L sun ZAMS M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc

41 Diagrama-HR de Lupus (comparação) T eff (K) L star / L sun ZAMS M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc T eff (K) L star / L sun ZAMS early MS M sun 0.5M sun 2M sun 3x10 5 yr 10 6 yr 3x10 6 yr 10 7 yr 3x10 7 yr WTTS CTTS YSOc Distância Individual Distância Média

42 Distribuição de massas Frequency T Tauri HAeBe Mass (M sun )

43 Distribuição de idades Frequency on-cloud off-cloud log t

44 Lembre-se... Existe uma estratégia alternativa que nos permite calcular a distância de uma estrela (estratégia de ponto de convergência) e atingir limites superiores ao da paralaxe trigonométrica. A distância é importante para a determinação dos parâmetros físicos de uma estrela e a identificação de estruturas na Galáxia. Fim!